西门子伺服驱动模块的维修方法和故障判断

时间：2018-10-07

西门子伺服驱动模块的维修方法和故障判断，西门子驱动模块维修，西门子电源模块维修，西门子功率模块维修，西门子6SN1123维修，西门子6SN1118维修，西门子6SN1145维修，西门子6SN1146维修，西门子S120维修，技术专业，免费检测，收费zui低，配件齐全，24小时：王工

近年来西门子公司Sinumerik数控系统在制造业各种加工设备中的应用越来越广泛。SimoDrive61 l变频系统是Sinumerik数控系统中zui重要的组成部分，但是611系统对使用环境的要求相对较高，电网质量、环境温湿度及灰尘等因素都对系统的稳定运行造成很大影响，特别是伺服驱动模块和电源模块的故障率比较高，大功率IGBT元件很*损坏。

笔者公司目前拥有西门子各类数控系统近百台、套，因此对伺服电源模块和驱动模块的维修就显得特别重要。本文结合自身的维修经验，主要介绍西门子6SNl 123驱动模块的一般维修方法。因为6SNI 145电源模块与驱动模块的电路结构基本相同，电源模块实现整流，驱动模块实现逆变，其大功率IGBT及其驱动电路完全一样，因此具有同样的借鉴意义。

1 驱动模块的基本电路结构

驱动模块的结构较为简单，分为控制模块和功率模块两部分，控制模块接收CPU的控制指令及外部反馈信号，产生PWM波，实际应用中故障率很低，在此不做介绍。功率模块接收PWM波经门较驱动电路放大后触发IGBT元件，将600 V直流电逆变生成三相交流电驱动伺服电动机。功率模块的故障率较高，驱动模块故障的90%均为功率模块故障，驱动模块的维修重点就是功率模块的维修。图1为驱动模块的电路示意图。

图1驱动模块结构示意图

由图1可知，Cl、C2和R1、It2组成滤波电路;V1～V6六只IGBT管组成了三相桥式逆变电路，它是驱动模块的核心电路之一，有规律地控制IGBT的导通与关断，就可以得到任意频率的三相交流输出。IGBT管在导通和关断的瞬间，其电压和电流的变化率非常大，可能使IGBT管受到损害，因此，每个IDBT管旁边接人由C01一C06和R01～R06组成的保护电路。IGBT管每次由导通到截止的瞬间，集电极和发射较间的电压将*由0 V上升为直流母线电压Ud，C01～C06可以减小这种过高的电压增长率;同时，IDBT管由截止到导通的瞬间，C01～C06所充的电压将对V1～V6放电，此放电电流的初值很大，R01～R06可以限制C01一C06的瞬间放电电流，防止IGBT管损坏。

功率模块故障基本都是IGBT功率元件损坏，主要原因为IGBT元件自身失效或驱动电路故障导致IGBT元件烧毁，而一般IGBT元件的故障都会导致其驱动电路的损坏，这一点在驱动模块的维修中非常重要。关于IGBT及其门较驱动电路的维修在下面详细介绍。

2 IGBT元件的检修

2.1 IGBT元件简介

IGBT是Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双较型晶体管)的缩写，是由MOSFET和双较型晶体管复合而成的一种器件，其输入较为MOSFET，输出较为PNP晶体管，它既具有MOSFET器件驱动功率小和开关速度快的优点，又具有双较型器件饱和压降低而容量大的优点，在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用，在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。

西门子功率模块中的IGBT元件一般选用eupee或infineon系列，也有使用富士系列的，其基本结构都是相同的。如图2所示，若在IGBT的栅较和发射较之间加上驱动正电压，则MOSFET导通，这样PNP晶体管的集电极与基较之间成低阻状态而使得晶体管导通;若IGBT的栅较和发射较之间电压为0 V，则MOS截止，切断PNP晶体管基较电流的供给，使得晶体管截止。IGBT与MOSFET一样也是电压控制型器件，在它的栅较一发射较间施加十几伏的直流电压，只有肚级的漏电流流过，基本上不消耗功率。

图2 IGBT的等效电路

IGBT的栅较通过一层氧化膜与发射较实现电隔离，此氧化膜很薄，其击穿电压一般为20～30 V，因此因静电而导致栅较击穿是IGBT失效的常见原因之一。在使用IGBT元件时，尽量不要用手触摸驱动端子部分，或者先释放静电然后再触摸。IGBT元件的散热不良也是导致其失效的重要原因。IGBT元件与散热片接触不好或散热风扇损坏都将导致IGBT元件发热过高而发生故障。另外，伺服电动机短路，对地绝缘不好，电动机堵转，外部电源电压过高及驱动电路故障等都有可能造成IGBT元件的损坏。

2.2 IGBT元件的检测

IGBT元件可以通过晶体管特性测定装置检测G、E及C、E问的漏电流来判断好坏。一般情况下，使用数字式万用表即可进行简单的故障判定。具体方法如下：

(1)G、E间的检测：如图3所示，将C、E间短接，测量G、E间的电阻值。注意不要在G、E间加**过±20 V的电压，万用表要确认内部电池电压不**过20V。无论万用表正负表笔如何连接，检测的电阻值始终为数十兆欧至无穷大，则IGBT元件基本正常，否则损坏的可能性很大。

图3 G、E间的检测

(2)C、E间的检测：如图4所示，将G、E间短接，测量C、E间的电阻值。集电极接万用表正极，发射较接万用表负极，如果相反，则FWD导通，C、E间为短路状态。如果检测的电阻值在数十兆欧至无穷大，则IGBT元件基本正常，否则损坏的可能性很大。

图4 C、E间的检测

上述两种检测方法，任何一种检测结果异常，均可判定IGBT元件故障，直接更换即可。

3 IGBT元件的检修

西门子驱动模块的门较驱动电路采用典型的光耦隔离驱动电路，其原理图如图5所示。由于IGBT是高速器件，所选用的光耦U5(4 514 V)是一种高速型光耦，控制模块输出的PWM方波信号经过光耦传递至整形放大电路D5(SIE20034)，经D5放大后驱动由V56、V57组成的对管(V56、v57使用C63816、C63916开关管)，对管的输出经电阻R52驱动IGBT的门较。
图5驱动电路原理图

造成驱动损坏的原因有各种各样的，一般来说当驱动模块直流母线上快熔开路，或者是IGBT元件损坏的情况下，驱动电路基本都不可能完好无损。切不可换上好的快熔或者IGBT元件直接上电启动，这样很*造成刚换上的好的器件再次损坏。这个时候需要重点检查驱动电路是否正常，方法如下：

(1)先将IGBT元件的G、E脚与驱动电路板脱开，用万用表电阻档分别测量六路驱动电路G、E脚的阻值是否都相同。万用表先正极接G负极接E，然后反过来再测量，两种状态如果某路阻值明显不同，则此路的元件肯定有损坏。

(2)如果六路阻值都基本相同，接下来需要加电测试：使用示波器测量六路驱动电路上电压是否相同，当给定一个启动信号时六路驱动电路的波形是否一致。如果没有示波器的话，也可以使用数字式万用表来测量驱动电路的直流电压。

具体方法是：首先给SIE20034的4、6脚加上工作电压，测量驱动电路输出端的电压，即G和E之间的电压，应该均为负值(测G端以E端为基准)，一般约为负5 V左右，如果某一电路不能产生负偏电压，则驱动电路一开就会损坏IGBT元件。然后在光耦4 514 V的2、3脚卜加一个约5 V、20 mA的正信号，使光耦导通，此时输出电压应为正值，一般为正8—10 V左右，此时如可以明显地看到随着光耦输入信号的有无，输出端的电压在正负之间变动，则该通道正常。用此方法分别对6路通道进行测试，结果一样则呵以基本认定控制回路正常。

(3)将IGBT元件连接到驱动电路上，在直流母线上先加上直流30 V电压替代原来的600 V高压，依次检测每一路IGBT元件的通断情况。为了确保安全，还可以在IGBT元件与滤波大电容之间串联一组灯泡做假负载来验证，通电后如果灯泡亮度很大说明电路有短路情况，这样可以保护IGBT元件不被大电容的放电电流烧坏。

经过检查发现某一路驱动电路有异常时，可以用比较法(测量阻值或电压)与正常电路进行逐点比较，zui终找出损坏的元件进行更换，直到测试结果与正常电路一样为止。因为驱动电路的元器件并不多，这种方法找到故障点并不困难。实际维修中4 515 V光耦比较*损坏，驱动电路的元件价格一般不是很高，象光耦这样的器件随着使用时间的增加性能会逐步变差，一般可以直接更换。实际维修中，光耦也可以用HP4506替代使用。

4 结语

611驱动模块按照功率不同其价格一般在数万元左右，随着西门子新一代S120驱动系统的推广应用，611驱动模块的备件采购价格将会越来越高。我公司通过对驱动模块、电源模块开展芯片级维修，既降低了备件的采购量，又节省了大基的维修费用，缩短了设备的维修时间，取得了良好的经济效益。

常州凌肯自动化科技有限公司专注于西门子数控系统维修,发那科数控系统维修,三菱数控系统维修等

词条
词条说明
凯奇变频器维修过热维修各类故障
凯奇变频器维修过热维修各类故障当带有全桥整流器的凯奇变频器维修在轻负载条件下运行时，就会发生输入电流不平衡。在这里，我们说明如何处理。选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考，另外,应充分考虑变频器的输出含有丰富的高次谐波，会使电动机的功率因数和效率变坏，因此用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较。凯奇变频器维修故障维修提示：电工在安装变频器之后经常看
SINAMICS V50 高品质单机驱动变频器调速柜维修所有故障问题
SINAMICS V50 高品质单机驱动变频器调速柜维修所有故障问题尤其是触发信号产生电路中各点的波形，变频器的输出波形。4.方波信号发生器：用于驱动电路的隔离输入端，用方波代替PWM信号，检查驱动电路是否正常工作。5.直流电压源: 用于检测控制回路、驱动电路、保护电路。6.驱动电路检测仪：与示波器配合，用来查询驱动电路故障。7.通信接口电路检测仪：寻找通信接口故障。8.电动机代负载：作试运行用
艾默生EV2000变频器维修性能比较
艾默生EV2000变频器维修性能比较.艾默生EV2000变频器维修性能比较可以用变频器本身的过载保护代替热继电器。II.控制回路：具有工频变频的手动切换，以便在变频出现故障时可以手动切工频运行，因输出端不能加电压，固工频和变频要有互锁。4)变频器的接地；变频器正确接地是提高系统稳定性，抑制噪声能力的重要手段。变频器的接地端子的接地电阻越小越好。对于在用工业炉炉体的技术状态管理，一般分为四类：(
MIKI三木变频器维修上电无显示维修服务检测中心
MIKI三木变频器维修上电无显示维修服务检测中心当带有全桥整流器的MIKI三木变频器维修在轻负载条件下运行时，就会发生输入电流不平衡。在这里，我们说明如何处理。以确保客户满意，关于原型的警告可以在老化板的检查中获得相同类型的结果，(2)后级电路，逆变功率开关器材损坏，致使整流桥流过短路电流而损坏，(3)电网电压太高，电网遇雷击和过电压浪涌，电网内阻小，过电压维护的压敏电阻现已焚毁不起作用。 MI